JP5628823B2 - 酵素的プロセス - Google Patents
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Description
完全に熟したバニラ豆中のグルコバニリン含有量は、平均で乾燥バニラ豆の重量あたり約10%であり、これは、完全な変換および損失がないことを仮定すると、最大4.84%のバニリンへ理論的に変換されることができる。通常、特に従来のプロセスにおいては、ずっとより低い収量が得られる。
発酵段階の間、豆が乾ききることを防ぐための湿気のある雰囲気における熱への暴露により、天然に発生する酵素がグルコバニリンを含む種々の前駆体をバニリンを含むバニラフレーバー成分へと変換することができる。
得られる抽出物の官能プロファイルおよびフレーバーが優れ得る一方で、最適の条件下でさえ、バニリン収量は非常に低く、通常、バニラ豆の乾燥重量あたり約2.2%までである。
WO 2004/091316は、緑色バニラ豆に基づく、抽出および引き続く酵素反応の組み合わせ処理を記載する。酵素的プロセスは、高い溶解作用および際立ったセルラーゼ活性を有する酵素(例えば、ベータ−グルコシダーゼとは異なる)を用いる。これらの溶解酵素は、植物細胞壁の溶解によって植物細胞から褐変中に生じたバニリンを放出するのに用いられる。0.5〜7日の促進された褐変段階は、緑色バニラ豆を凍結し、続いて解凍し、または代わりに、低いバニリン収量を許容する場合には、60℃〜65℃の水中にて短時間熱湯処理し、および、その後の発酵段階、熱湯処理された豆を15℃〜45℃にて同様の時間、茶色までインキュベートすることにより行われる。
いくつかの以前の酵素的プロセスと比較した際に官能的に改善される一方で、短期間(約一週間までの数日)の既知の酵素的プロセスによって処理された緑熟(すなわち、「キュアされていない」)バニラ豆は、それでもやはり数週間または数か月続く従来のキュアリングプロセスと比較した際に同等に複雑な芳香を発現させていない。
特に、複雑なバニラ芳香は、所望のフェノールのノートを低濃度で含み(これらは、他を圧倒するものであると理解されるであろうため)、および、緑色バニラ豆から作られる抽出物としばしば関連した非常に支配的な脂肪酸のオフノートおよびグリーンのオフノートが欠落するまたは最小化しているべきである。
従来のキュアリングおよびより短期間の酵素的プロセスの両方は、プロセスの相当の期間、バニラ豆を湿らせ続け、残存する植物酵素および/または添加した酵素がグルコバニリンをバニリンに変換するそれらの働きを行うことを可能とする。
出願人は、緑色バニラ豆を最初に約24時間以内に約10%の低い水分含量まで迅速に乾燥し、その後にのみb−グルコシダーゼを用いた酵素処理に供した際に、オフノートのない、複雑でバランスの良いバニラ芳香を有し、良好なバニリン収量を有するバニラ豆抽出物を形成することができることを見出した。
(1) バニラ抽出物を形成する方法であって、
a)緑熟バニラ豆を砕き、これらを約65℃〜約120℃の乾燥温度で約5〜約24時間、10%未満の水分含量に達するまで水分が抜けることのできる環境中においてインキュベートすることにより、乾燥バニラ豆を形成すること、
b)乾燥バニラ豆を粉砕する、または細かく切り刻むこと、
c)乾燥バニラ豆またはその抽出物を、添加剤として供給された1種または2種以上のベータ−グルコシダーゼ酵素とともにインキュベートし、グルコバニリンをバニリンに変換すること、および
d)段階c)の前または後に、乾燥粉砕バニラ豆を、溶媒で抽出すること、
を含む前記方法。
(3) 段階d)の得られるバニラ抽出物を、溶媒を少なくとも一部取り除くことにより、濃縮する、(1)および(2)のいずれか1つに含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
(5) 抽出物の体積を、食品等級の溶媒を添加することによって調節し、バニラ抽出物の所望の濃度を達成する、(1)〜(4)のいずれか1つに含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
(7) 溶媒が、水、エタノール、ヘキサンまたはこれらの混合物からなる群から選択される、(1)〜(6)のいずれか1つに含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
(9) 段階c)における酵素の量が、バニラ豆の投入重量の0.005〜2倍に等しい、(1)〜(8)のいずれか1つに含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
(11) 段階c)におけるインキュベーション時間が、10時間〜2日間である、(1)〜(10)のいずれか1つに含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
(12) 段階c)におけるインキュベーション時間が、16〜24時間である、(11)に含まれる、本明細書に記載されるとおりの方法。
最初の段階では、緑熟バニラ豆を砕き、これらを約65℃〜約120℃の乾燥温度で約5〜約24時間、10%(w/w)未満の水分含量に達するまで水分が抜けることのできる環境中において乾燥することにより、乾燥バニラ豆を形成する。
これらのフェノール性バニラフレーバー化合物は、特に、グアイアコールは、これらが支配して、バランスを失するフレーバーをもたらすことがないように、低濃度で存在すべきである。
エタノールとの反応により生成したバニラフレーバー化合物は、限定することなく、酢酸エチル、グリコール酸エチル、乳酸エチル、リノール酸エチル、ピルビン酸エチル、レブリン酸エチル、およびコハク酸ジエチルを含む。
バニリンおよび/またはさらなるバニラフレーバーを溶液にする任意の溶媒を、使用することができる。有用な溶媒は、水、および限定することなく有機アルコールを含むアルコールを含む。有機アルコールは、限定することなく、4個までの炭素原子を有するアルカノール、例えば、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、限定することなくプロピレングリコール、ブチレングリコール、もしくはグリセリンを含む低分子量グリコールおよびポリオールまたはこれらの混合物を含む。
溶媒の一部が水でなく、例えば、限定することなく、エタノールである場合、溶媒の非水部分を、ベータ−グルコシダーゼ酵素を用いたインキュベーションの前に、少なくとも一部、例えば25%未満のエタノール濃度まで、除去する必要がある。低分子量グリコールおよびポリオールは、通常、酵素活性により少ない影響を与え、ベータ−グルコシダーゼ酵素に悪影響を与えない濃度で残存してもよい。
任意に、所望の倍量のバニラ抽出物を達成するために、バニラ抽出物の体積を、所望通りに、本明細書に記載されるように溶媒を添加することにより調整してもよい。
1gあたり5ユニットのベータ−グルコシダーゼを含有する酵素の混合物を用いる場合、その後、バニラ豆投入重量の0.005〜0.2倍の酵素の量が通常十分であり、例えば、限定することなく、0.02〜0.1または0.035〜0.15倍である。
好ましくは、混合物を、酵素反応の間、反応槽の至るところで十分な混合、一定の温度、および酵素の基質へのアクセスを確保するために撹拌すべきである。
任意に、食品等級の溶媒を、濃度またはいわゆるバニラ抽出物最終製品の倍を所望に調整するために、添加してもよい。
別段の表示がない限り、百分率はwt/wtとして与えられ、および全ての成分および溶媒は食品等級である。バニラ豆は、Vanilla planifolia植物からであった。下記のバニラ抽出物は、US「倍」単位を用いる、例えば、単倍バニラ抽出物は、1USガロン(35%アルコール)の製品中に1ユニットのバニラ豆(25%の最大水分含量を含む13.35ozバニラ鞘)の抽出物質を含むものである。したがって、FDA、タイトル21によると、10倍バニラ抽出物は、最終製品の1USガロンあたりに10ユニットのバニラ豆の抽出物質を含むものである。
高バニリンバニラ抽出物の調製
乾燥緑色バニラ豆の調製:
目視検査により検査した高濃度(豆の乾燥重量に基づいて少なくとも6%〜10%またはより高い;通常、緑色豆は約16%の乾燥物質を有し、乾燥後、約90%の乾燥物質を有する)のグルコバニリンを有する緑色の完熟した豆(黄色の先端を有する緑色豆)を使用した。乾燥は、豆を約2.5cm長のかけらに切断し、その後約85℃(80℃〜90℃)でオーブンで10%未満の水分濃度に達するまで乾燥することにより行った。水分百分率は、赤外線オーブン(Arizona InstrumentsによるMoisture Analyzer, Computrac, Model Max-1000)を用い、そして乾燥前後の豆の重量を量り、測定した。乾燥工程は、通常約10〜20時間かかった。これにより、酵素反応中に生成するバニリンが顕著に分解しないように、微生物を許容可能な水準まで減少させた。
1.59kg(または3.5lbs)の粉砕バニラ豆を抽出し、得られる抽出物がバニラ豆投入重量の1倍となるまで濃縮した。バニラ豆を50/50(w/w)水道水およびエタノールで1度の抽出につき2.27kgまたは5lbsの溶媒で、5回抽出した。合わせた抽出物を真空下、最高温度45℃でバニラ豆投入重量の1.35倍まで濃縮し、エタノール溶媒を除去した。水道水を総重量がバニラ豆投入重量の6.86倍になるまで加えた。高濃度のベータ−グルコシダーゼを含有するDepol 40L酵素ミックス(Biocatalysts Limited, Cardiff, UK)を、バニラ豆投入重量の0.0686倍に等しい量で添加した。酵素を有する混合物を60℃まで加熱し、この温度で16時間継続的に撹拌しながら保持した。酵素反応後、混合物を45℃以下まで冷却し、バニラ豆投入重量の0.71倍まで真空下、バニリンの分解を回避するために45℃の最高温度にて濃縮した。
エタノールを、約40%(v/v)エタノールに調整するように加え(バニラ豆投入重量の約0.3倍)、得られる澄んだ10倍バニラ抽出物の最終重量をバニラ豆投入重量の1倍と等しくした。
したがって、達成したバニリン収量(3%)は、理論的に可能な最大バニリン収量(3.7%)の80%に相当する。
改変プロセス−抽出前の酵素処理
乾燥粉砕豆を、上記例1に記載されるように調製した。
22lbs(9.979kg)の乾燥粉砕豆を、撹拌槽中の110lbs(49.895kg)の水に対し加え、1時間にわたり85℃まで加熱した。得られた混合物を60℃まで冷却した。1.1lbs(0.499kg)のDepol 40Lを加えた。得られた混合物を、18時間にわたり60℃で撹拌し、その後50℃まで冷却した。50%水酸化ナトリウムの添加によりpHをpH7に調整した。110lbs(49.895kg)のエタノールをこの混合物に対して加え、4時間にわたり50℃で撹拌し、その後25℃まで冷却した。抽出物を静かに移し(decant)、そして確保した。4回のさらなる抽出を50℃にて、44lbs(19.958kg)のエタノールおよび44lbs(19.958kg)の水の混合物で行った。各抽出後、抽出物を静かに移し、そして確保した。合わせた抽出物を真空下、最高温度45℃でバニラ豆投入重量の1.35倍まで濃縮し、エタノール溶媒を除去した。
エタノールを、約40%(v/v)エタノールに調整するように加え(バニラ豆投入重量の約0.3倍)、得られる澄んだ10倍バニラ抽出物の最終重量をバニラ豆投入重量の1倍と等しくした。
したがって、少しの分解もないグルコバニリンの完全な変換に基づく、理論的に得られる100%バニリン収量のみを仮定すると、計算された最大のバニリン収量は、3.85(w/w、乾燥重量に基づく、グルコバニリン前駆体から3.44%および既存のバニリン0.4)であった。
したがって、達成したバニリン収量(3.28%)は、理論的に得られる最大バニリン収量(3.84%)の85%に相当する。
例2と同様の、しかし緑色バニラ豆を乾燥してない、改変プロセス
除外した緑色バニラ豆の加熱および乾燥段階を除き、例2のプロセスを本質的に繰り返した。
10リットルの水中に16%の乾燥物質を有する(乾燥プロセスに供しなかった)2kgの緑色バニラ豆を、例2に記載するように、切り刻み、酵素的に処理し、抽出した。抽出で加えられる水の量を、適宜調節した。
したがって、計算された最大のバニリン収量は、5.2%(w/w、乾燥重量に基づく)であった。
したがって、達成したバニリン収量(3.2%)は、理論的に得られる最大バニリン収量(6.9%)の61%に相当する。
官能評価
例1、2または3、および対照として市場で入手可能な従来のキュアされたバニラ豆(数か月にわたる標準的なキュアリングプロセスに供された)の10倍抽出物0.15mlを、100mlの加糖乳(5%スクロース)に加え、そして、訓練を受けたパネリストにより官能評価で比較した。
例1の抽出物および対照を比較すると、例1の抽出物は、よりバニリンインパクトを有し、より少なくフェノールノートを有していたが、バニラ芳香は、対照的により強い望ましくないフェノールノートを有していた対照と同程度有していた。
例3のバニラ抽出物(乾燥段階を有さない)は、明らかに最も好ましくない抽出物であり、対照からならびに例1および例2からの両方と芳香において大きく異なっていた。それは、バニリンノートをほぼ完全に圧倒する望ましくない人工的なノートに貢献する強い脂肪酸、例えばオレイン酸およびリノレイン酸のオフテイストならびにグリーンノートのオフテイストを有し、追加のバニラ芳香化合物の複雑さを失ったバニリンノートを有していると描写された。
Claims (12)
- バニラ抽出物を形成する方法であって、
a)緑熟バニラ豆を砕き、これらを65℃〜120℃の乾燥温度で5〜24時間、10%未満の水分含量に達するまで水分が抜けることのできる環境中においてインキュベートすることにより、乾燥バニラ豆を形成すること、
b)乾燥バニラ豆を粉砕する、または細かく切り刻むこと、
c)乾燥バニラ豆またはその抽出物を、添加剤として供給された1種または2種以上のベータ−グルコシダーゼ酵素とともにインキュベートし、グルコバニリンをバニリンに変換すること、および
d)段階c)の前または後に、乾燥粉砕バニラ豆を、溶媒で抽出すること、
を含む、前記方法。 - 抽出段階d)を、酵素インキュベーション段階c)より前に行う、請求項1に記載の方法。
- 段階d)の得られるバニラ抽出物を、溶媒を少なくとも一部取り除くことにより、濃縮する、請求項1〜2のいずれか一項に記載の方法。
- 段階c)の混合物を、45℃の最高温度で濃縮する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 抽出物の体積を、食品等級の溶媒を添加することによって調節し、バニラ抽出物の所望の濃度を達成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 乾燥温度が、80〜90℃である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 溶媒が、水、エタノール、ヘキサンまたはこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 緑熟バニラ豆のグルコバニリン含有量が、少なくとも6%(wt/wt)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 段階c)における酵素の量が、バニラ豆の投入重量の0.005〜2倍に等しい、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 段階c)における温度が、20℃〜80℃である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 段階c)におけるインキュベーション時間が、10時間〜2日間である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 段階c)におけるインキュベーション時間が、16〜24時間である、請求項11に記載の方法。
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